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Die Erfindung betrifft einen Vorbau in einem Untergestell eines Güterwagens, insbesondere eines Kesselwagens entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und ein Verfahren für die Montage eines Vorbaus.
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Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo Untergestelle für Bahnwagen, insbesondere Kesselwagen gebaut, montiert und eingesetzt werden.
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Angeordnet sind die Vorbauten an beiden Enden eines Untergestells, an Bahnwagen und stellen tragende Verbindungen zwischen dem Tank und dem Drehgestell dar. Darüber hinaus werden Druck- und Zugkräfte der Puffer und Zugeinrichtungen aufgenommen und übertragen. Am Ende eines jeden Vorbaus sind beidseitig Puffer auf Pufferplatten angeordnet und Zugeinrichtungen auf dem sogenannten Kopfstück.
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DE 10 2006 019 291 A1 beschreibt einen Eisenbahn-Kesselwagen mit einem fahrbaren Untergestell auf dem ein aus Längs- und Quersätteln bestehender Sattel befestigt ist, auf dem ein fließfähiges Ladegut aufnehmender Kessel angeordnet ist, wobei die Längssättel jeweils in einer Ebene verlaufend und zu Quersätteln beabstandet und mit diesen nicht verbunden angeordnet sind. Längs- und Quersättel sind mit dem Untergestell verschweißt.
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Die
DE 40 37 014 A1 beschreibt das Untergestell für Kessel- oder geschlossene Schüttgutwagen mit einer Mittelsektion aus zwei auf Abstand und parallel zueinander angeordneten mittleren Langträgern. Diese Langträger sind an ihren Enden jeweils mit einem Hauptträger verbunden. Langträger, Kopfträger und Hauptquerträger sind rahmenartig ausgebildet. Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, dass notwendige Fügestellen im Untergestell insbesondere in der Kopfsektion vermindert werden, wodurch eine gleich bleibende Belastung der Verbindungen von Untergestell und Kessel hinsichtlich der Kraftübertragung gegeben sind.
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Die
DE 41 26 166 A1 beschreibt das Untergestell für einen Eisenbahnkesselwagen der für Achslasten über 20 t ausgelegt ist und an jedem Ende ein Drehgestell sowie eine Kopfkupplungs- und Puffereinrichtung aufweist. Das Untergestell weist einen mittleren Bereich mit zwei Längsträgern auf, die in der Querrichtung des Untergestells nur wenig voneinander beabstandet sind, wobei sich an beiden Enden des mittleren Bereiches eine portalartige Erweiterung anschließt. Jede portalartige Erweiterung weist einen Endquerträger bzw. Kopfträger zur Aufnahme der Kupplungs- und Puffereinrichtungen auf. Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, dass bei relativ hohen Fahrgeschwindigkeiten, Pufferkräfte spannungsfrei über das Untergestell zu übertragen sind.
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Die
DE 16 05 123 A beschreibt das Endstück für einen Eisenbahnfahrzeugrahmen zur wahlweisen Anordnung einer Mittelpufferkupplung oder von Seitenpuffern bei Fahrzeugrahmen mit Kopfträgern. Diese sind mit Mittellangträgern und Seitenlangträgern verbunden. Der Fahrzeugrahmen weist einen zum Spitzenbereich verlaufenden Mittellangträger auf, der über ein biegesteifes Querstück unter Verwendung von Verbindungsplatten an den Spitzenbereich der dreieckförmigen Platte starr angeschlossen ist.
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Die
EP 0 936 123 A2 beschreibt einen Behältertragwagen zum Transport von Containern oder Wechselbehältern auf dem Eisenbahnnetz mit einem Untergestell, das auf zwei mit Rädern versehenen Drehgestellen angeordnet ist. Das Untergestell weist zwei äußere über Querträger miteinander verbundene Längsträger auf, wobei die äußeren Längsträger im Bereich der Drehgestelle in nach außen gerichteten Austragungen verlaufen. Durch die vorgeschlagene Lösung können die äußeren Längsträger soweit abgesenkt werden, dass die Ladefläche geringfügig abgesenkt werden kann.
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Weitere Lösungen die den gattungsgemäßen Vorbau in einem Untergestell eines Güterwagens betreffen, sind in den Dokumenten
WO 2013/030 617 A1 ,
CH 535 671 A und
CN 104 097 654 A genannt und beschrieben.
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Herkömmliche Lösungen für den Vorbau in einem Untergestell eines Kesselwagens haben in der Regel den Nachteil, dass eine hohe Anzahl von vielfältigen Teilen verbunden sind, die häufig unterschiedliche Wandstärken aufweisen und durch eine aufwendige Montage mittels zusätzlichen Vorrichtungen miteinander zu verbinden sind. Diese aufwendige Montage resultiert in der Regel daraus, dass die Teile zueinander in Position gebracht werden und unterschiedliche Wandstärken aufweisen. In der Regel sind eine Vielzahl von Schweißnähten, insbesondere V- und HV-Nähte erforderlich wobei der Einsatz von Schweißrobotern nur begrenzt oder gar nicht möglich.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Vorbau für ein Untergestell eines Güterwagens zu entwickeln der möglichst einfach und automatisch zu fertigen ist, wobei die Montage und Verbindung der Teile untereinander einfach und die Teilezahl gering sein soll. Weiterhin soll durch die Erfindung eine leichtere Bauweise des Vorbaus erreicht werden. Diese Aufgabe wird durch einen Vorbau nach den Merkmalen des ersten und ein Verfahren nach den Verfahrensschritten der Patentansprüche 13 und 14 gelöst.
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Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht einen Vorbau in einem Untergestell für Güterwagen vor, welcher aus einem Hauptquerträger, einem Obergurt, einem Untergurt, einem rechten und einem linken AK(Automationskopplung)-Träger, einer Druckplatte, einer Anhebestelle, einer Pufferplatte, einem Kopfstück, einem Rohr, einem Längsträger, einer Abdeckplatte und einer Rippe besteht.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht weiterhin vor, dass der Obergurt im Kopfstückbereich eine doppelte Abkantung aufweist und so gestaltet ist, dass der Obergurt sich für eine Steckverbindung mit den AK-Trägern eignet.
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Unter Abkantung ist das Kanten eines Bleches geeigneter Blechstärke um eine Kante zu verstehen.
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Durch die Abkantung wird erreicht, dass eine geringere Anzahl von Schweißnähten benötigt und auf weitere Versteifung verzichtet werden kann. Durch die Steckverbindung können die AK-Träger in den Obergurt eingeschoben und mit diesem verbunden und anschließend verschweißt werden. Durch die Steckverbindung werden die AK-Träger im Obergurt eindeutig positioniert.
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Der Obergurt ist nach unten durch zwei Untergurte begrenzt. Mittig ist beidseitig ein Zuganschlag angeordnet. Die Untergurte leiten die entstehenden Kräfte weiterhin zu den Lang- und AK-Trägern.
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Die AK-Träger weisen ein U-förmiges Profil auf, wobei zwischen einem rechten und einem linken AK-Träger eine Druckplatte angeordnet ist. Am anderen Ende der AK-Träger, also gegenüber dem Obergurt, ist ein U-förmig ausgebildeter Hauptquerträger angeordnet, der in seinem Inneren Rippen aufweist und nach unten durch einen Untergurt begrenzt ist. Die Besonderheit beim Hauptquerträger liegt darin, dass durch die U-förmige Abkantung auf den Obergurt im Hauptquerträger verzichtet wird und dadurch Schweißarbeit in dem Bereich entfällt.
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Die AK-Träger und die Hauptquerträger sind in vorteilhafterweise aus einem abgekanteten Blech gefertigt. Die Bleche sind schon vor dem kanten passend als Laserzuschnitte ausgebrannt und zugeschnitten, sodass keine Nacharbeit entsteht und die Teile sofort nachdem Kanten eingesetzt werden können.
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Obergurt und Hauptquerträger, die über die AK-Träger miteinander verbunden sind, sind seitlich durch die Langträger miteinander verbunden, die ein Hohlprofil darstellen. Die AK-Träger und die Hauptquerträger sind ebenfalls über Steckverbindungen miteinander verbunden.
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Damit können der Obergurt, die AK-Träger, Druckplatte und die Hauptquerträger zunächst über Steckverbindungen schnell und einfach miteinander verbunden und danach verschweißt werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die AK-Träger in etwa in ihrer Mitte einen Schlitz aufweisen, in den die Druckplatte eingeschoben werden kann, sodass auch an dieser Stelle eine Steckverbindung entsteht. Diese Verbindung gehört nach dem Zusammenbau ebenfalls verschweißt. Die Besonderheit liegt darin, dass die Druckplatte in dem AK-Träger in einer Steckverbindung eindeutig fixiert wird, was eine einfachere Montage und bessere Kräfteweiterleitung zum Hauptquerträger ermöglicht. In dem Moment wo Druckplatte im AK-Träger positioniert wird, sind auch die AK-Träger in dem Bereich fixiert.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass zwischen der Druckplatte und dem Hauptquerträger ein Rohr angeordnet ist, das der Stabilität und Druckkräfteaufnahme dient.
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Vorteilhaft kann die Verbindung zwischen Druckplatte und Rohr ebenfalls eine Steckverbindung darstellen, die nach der Montage der Teile verschweißt wird.
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Innerhalb des Obergurtes mit seiner doppelten Abkantung sind aus Stabilitätsgründen zwei Rippen angeordnet. Die Rippen versteifen den Pufferplattenbereich. Durch die gekantete Form kann auf weitere Versteifungen in dem Bereich verzichtet werden.
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Vorteilhaft ist es mittig einer Pufferplatte auf jeder Seite des Obergurtes eine Rippe anzuordnen, die sich an der doppelten Abkantung des Obergurtes abstützt. Die Rippen werden durch ihre Spezielle Form im Obergurt in der Abkantung positioniert.
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Vorteilhaft ist, wenn die Langträger ein Hohlprofil mit einem rechteckigen Querschnitt darstellen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Langträger an ihren Enden Abdeckplatten aufweisen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn an den Langträgern ein Blech für eine Anhebestelle angeordnet ist. Das ist deshalb erforderlich, dass es beim Anheben der Langträger durch ein Hubgerät wie einem Gabelstapler nicht zu Beschädigungen der Langträger kommt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, im Hauptquerträger eine Öffnung für Leitungen anzuordnen.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft wenn die genannten Einzelteile eine einheitliche Wandstärke von etwa 10 mm aufweisen. Das hat eine geringe Vielfalt von Schweißnähten zur Folge und Blechzuschnitte aus einem Materialhalbzeug (typ), was zu Einsparungen im Zukauf vom Material und zu einer Reduzierung des Verschnittes sowie ein geringes Gewicht (Leichtbauweise) zur Folge.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass durch die Art und Zusammenfügung der Teile weniger Schweißnähte mit einer geringeren Schweißnahtvielfalt und einer geringeren Schweißnahtlänge erforderlich sind, wobei keine V-/HV-Nähte geschweißt werden müssen, wodurch der Einsatz von Schweißrobotern möglich ist. Die Vielfalt der eingesetzten Teile ist gering, wobei der Einsatz von einheitlichen Wandstärken von beispielsweise 10 mm in Einzelteilen möglich ist und vorwiegend gekantete vorgefertigte Teile einsetzbar sind, die über Steckverbindungen auf einfache Weise miteinander verbindbar sind. Die Langträger sind auf einfache Weise mit dem Hauptquerträger und dem Obergurt verbindbar.
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Unter Montage soll die Fertigung der einzelnen Komponenten, ihr Zusammenbau zu einzelnen Komponentengruppen, das Zusammenstecken derselben und ihr verbinden mittels Schweißen verstanden werden.
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Die Montage eines Vorbaus erfolgt in der Weise, dass in einem ersten Verfahrensschritt der Hauptquerträger mit dem Untergurt, die AK-Träger, die Langträger, der Obergurt mit den Untergurten, dem Kopfstück, den Pufferplatten und den Zuganschlägen, das Rohr (10) und die Druckplatte (6) gefertigt und in einem weiteren Verfahrensschritt zusammengesteckt werden, worauf ein Verschweißen der Teile miteinander erfolgt.
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Die Reihenfolge wie die Teile zusammengesteckt und anschließend verschweißt werden kann unterschiedlich sein.
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Vorteilhaft ist es jedoch, dass zunächst der Hauptquerträger mit innen liegenden Rippen und mit Untergurt als Gruppe geschweißt wird. Dann der Kopfstückbereich mit der Pufferplatte, Kopfstück und Obergurt vorbereitet wird. Anschließend werden im Obergurt AK-Träger gesteckt und mit Druckplatte endgültig fixiert. Anschließend werden Rippen in Obergurt positioniert, Langträger gelegt, Hauptquerträger als Gruppe in Vorgesehene Aussparungen der AK-Träger gegengelegt und alles wird verschweißt. Zum Schluss werden Untergurte und Verstärkung im Kopfstückbereich gelegt und alles verschweißt. Im Endschritt kann Rohr durch die Druckplatte gesteckt werden und anschließend verschweißt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Schweißen mittels Schweißroboter erfolgt.
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Im Folgenden soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und 10 Figuren näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 perspektivische Ansicht eines Vorbaus von oben,
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2 perspektivische Ansicht eines Vorbaus von unten,
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3 perspektivische Ansicht eines Hauptquerträgers,
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4 perspektivische Ansicht von zwei sich gegenüberliegenden AK-Trägern,
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5 perspektivische Ansicht eines Bankträgers,
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6 perspektivische Ansicht eines Obergurtes im Kopfstückbereich,
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7 perspektivische Ansicht einer Steckverbindung zwischen Obergurt und AK-Träger,
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7.1 Schnittdarstellung einer Steckverbindung zwischen Obergurt und AK-Träger,
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8 eine Ansicht der Steckverbindung der Druckplatte in den AK-Trägern mit dem Rohr und dem Querträger von oben,
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9 perspektivische Ansicht eines Querträgers von unten,
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10 perspektivische Ansicht eines Querträgers von unten mit der Anordnung eines Rohr und der Rippen im Querträger,
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11 Vorbau in Ansicht von oben sowie den Schnitt A-A durch die 11,
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12 Detailansicht einer Rippe.
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Die 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Vorbau 1 in einer Draufsicht. Der Vorbau 1 besteht nach der Montage aller Teile aus zwei Langträgern 11 zwischen denen sich der Obergurt 3 mit den Untergurten 4.1 und 4.2 befinden. Am Obergurt 3 und den Langträgern 11 sind die Pufferplatten 8.1, 8.2 angeordnet und das Kopfstück 9, an dem sich die Zugeinrichtung (nicht gezeigt) befinden kann. Weiterhin befinden sich zwischen den Langträgern 11 der Querträger 2 und sein Untergurt 16. Zwischen dem Querträger 2 und dem Obergurt 3 sind der linke und der rechte AK-Träger 5.1, 5.2 angeordnet. Zwischen den AK-Trägern 5.1, 5.2 befindet sich die Druckplatte 6 mit dem Rohr 10. Weiterhin sind an den Langträgern 11 Anhebestellen 7 angeordnet die Bleche darstellen. Diese schützen die Langträger 11 vor Beschädigungen durch die Greifarme an Hubeinrichtung. Die AK-Träger 5.1, 5.2 sind in den Obergurt 3 und den Querträger 2 eingeschoben, was eine einfache Montage erleichtert. Die Langträger 11 werden von unten von dem Untergurt 16 erhalten und sind zwischen den Untergurten 4.1, 4.1 und dem Obergurt 3 geklemmt, sodass eine einfache Montage möglich ist. Weiterhin ist die Druckplatte 6 in einen Schlitz 14 der AK-Träger 5.1, 5.2 eingeschoben und hält in ihrer Öffnung das Rohr 10.
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Die 2 zeigt den Vorbau 1 in perspektivischer Darstellung in einer Ansicht von unten aus der weiterhin die Rippen 13 im Obergurt 3 sichtbar werden, die eine zusätzliche Verstärkung mittig der Pufferplatten 8.1, 8.2 bilden. Weiterhin ist aus den 1 und 2 die Lage eines Schnittes A-A zu sehen der durch die Rippe 13 führt und im Detail in 11 dargestellt ist. Auf dem Untergurt 16 ist ein Zentrierring 22 angeordnet. Die Figur zeigt weiterhin die Verstärkung 23 im Kopfstück 9 und die Zuganschläge 17.
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Im Folgenden werden die Teile des Vorbaus 1 im Einzelnen gezeigt und erläutert. Die 3 zeigt ein Querträgerteil der U-förmig ausgebildet ist und aus einem gekanteten Blech besteht und eine Querträgerfunktion erfüllt. Der Hauptquerträger 2 ist mit dem Untergurt 16 verbunden und weist eine Öffnung für das Rohr 15 auf.
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Die 4 zeigt im perspektivischer Darstellung den rechten und den linken AK-Träger 5.1, 5.2 die U-förmig ausgebildet sind und eine runde Öffnung aufweisen, die der Aufnahme des Zuganschlags 17 dient der in 2 gezeigt ist. Weiterhin weisen die einander zugewandten Flächen der AK-Träger 5.1, 5.2 Schlitze 14 für die Druckplatte 6 auf. Um die beiden AK-Träger 5.1, 5.2 leicht in die Steckverbindung 19 einfügen zu können, weisen sie in ihrem vorderen Teil eine Schräge auf, und in ihrem hinteren Teil der dem Querträger 2 zugewandt ist eine Ausklinkung 21.
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Die 5 zeigt einen Langträger 11 der innen hohl ist und eine rechteckige Form aufweist, wobei die Enden mit einer Abdeckplatte 12 verschließbar sind.
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Die 6 zeigt in perspektivischer Ansicht den Obergurt 3 der sich an den Pufferplatten 8.1, 8.2 befindet und Abkantungen 20 und eine Öffnung für die Steckverbindung 19 aufweist. Durch die Abkantungen 20 des Obergurtes 3 werden nicht nur Schweißnähte eingespart, es wird eine hohe Stabilität erreicht und eine Abstützmöglichkeit für die Rippen 13 geschaffen.
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Die 7 zeigt wie der rechte und der linke AK-Träger 5.1, 5.2 als Steckverbindung 19 in den Obergurt 3 eingeschoben wird, wobei die anderen Ende der AK-Träger 5.1, 5.2 auf den Querträger 2 aufgeschoben werden können.
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Die 7.1 zeigt die Steckverbindung 19 in einer Ansicht von vorne. Die Steckverbindung zwischen den AK-Trägern 5.1, 5.2 und dem Querträger 2 mit dem Untergurt 16 sowie der Druckplatte 6 und dem Rohr 10 ist in 8 in einer Ansicht von oben gezeigt.
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Die 8 zeigt in einer Ansicht von oben die AK-Träger 5.1, 5.2 mit der Druckplatte 9 und dem Rohr 10 eingeschoben in die Öffnungen des Hauptquerträgers 2 mit dem Untergurt 16, die eine alternative Montageeinheit bilden und als solche in die Öffnung zwischen Obergurt 2 und die Untergurte 4.1, 4.2 als Steckverbindung 19 einschiebbar ist.
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In perspektivischer Darstellung zeigt 9 den Querträger 2 in einer Ansicht von unten mit dem Untergurt 16 und mittig angeordneten Zentrierring 22. Querträger 2 und Untergurt 16 sind vorgefertigt und miteinander verschweißt.
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Im Inneren des Querträgers 2 der U-förmig ausgebildet ist, befinden sich zwei Rippen 18 und ein Rohr 15 wodurch die Stabilität des Querträgers 2 erreicht wird (10).
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Die 11 zeigt in einer Ansicht von oben in schematischer Darstellung den fertig montierten Vorbau 1 mit dem Schnittverlauf A-A der auch aus den 1 und 2 hervorgeht und den Schnitt A-A der die Lage der Rippe 13 im Obergurt 3 zeigt. Durch die Rippe 13 die in 12 im Detail gezeigt ist, wird Stabilität zwischen dem Obergurt und der Pufferplatte 8.1, 8.2 erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorbau
- 2
- Querträger/Hauptquerträger
- 3
- Obergurt am Querträger 2
- 4.1
- Untergurt links
- 4.2
- Untergurt rechts
- 5.1
- AK-Träger links
- 5.2
- AK-Träger rechts
- 6
- Druckplatte
- 7
- Anhebestelle
- 8.1
- Pufferplatte
- 8.2
- Pufferplatte
- 9
- Kopfstück
- 10
- Rohr zwischen Druckplatte 6 und Querträger
- 11
- Langträger
- 12
- Abdeckplatte am Langträger 11
- 13
- Rippe im Obergurt 3
- 14
- Schlitz
- 15
- Rohr im Querträger 2
- 16
- Untergurt am Querträger 2
- 17
- Zuganschlag
- 18
- Rippe im Querträger 2
- 19
- Steckverbindung zwischen Obergurt 3 und AK-Träger
- 20
- Abkantung
- 21
- Ausklinkung an den AK-Trägern 5.1, 5.2
- 22
- Zentrierring
- 23
- Verstärkung am Kopfstück 9